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圖像分析技術在定量金相分析中的應用

發(fā)布時間:2022-06-10
圖像分析技術在定量金相分析中的應用

     定量金相過程中涉及大量的測量工作,例如,采用計點分析法時,通常利用金相顯微鏡目鏡中的二維測試網格來實施人工數(shù)點測量。然而,人工測量費時、枯燥、工作量大。早期,圖像分析儀曾一度用于金相照片的獲取、圖像處理與分析。圖像分析儀主要由成像系統(tǒng)、圖像處理與分析系統(tǒng)、輸出外圍系統(tǒng)組成。隨著計算機硬件和軟件的迅速發(fā)展,目前除了顯微鏡成像系統(tǒng)自帶的簡單圖像處理與分析工具外,一些專門的圖像處理和分析軟件也發(fā)展迅速。

      圖像分析是利用數(shù)學模型并結合圖像處理的技術來分析圖像的底層特征和上層結構,從而提取具有一定智能性的信息過程。圖像主要指數(shù)字圖像,其獲取主要是利用數(shù)碼照相機等設備。目前,金相實驗室獲取的金相照片都已經是按照數(shù)字格式進行的存儲,因此圖像分析之前不需進行特殊的操作。而若是分析前人留存的實物照片,則還需要利用掃描儀等進行數(shù)字化轉換。

      圖像處理技術是圖像分析的基礎。對采集來的金相照片進行金相分析時,應首先對圖像進行預處理,包括圖像的清潔、圖像復原、圖像增強等。這是由于采集條件的不同,很難保證金相照片符合分析要求。對于批量分析的照片,要保證一致性。這也需要應用圖像處理技術進行預備處理。

      完成了圖像的清潔、使圖像達到可以分析的程度后,即可進行圖像分析。定量金相中的圖像分析主要是測量工作。要想對金相照片中的待測對象進行測量,首先要進行圖像分割,即將圖像中的感興趣區(qū)域(Region of Interest,ROI)從其背景區(qū)分出來。對于圖像分析而言,這是最重要的一步,有時也是最難的一步。圖像分割的方法有許多種,如基于邊界的分割、基于灰度的分割(閾值法)、基于區(qū)域的分割(區(qū)域生長)等。這些方法各自原理不同,需要在定量金相圖像分析時按照情況合理選擇。

      圖像分割完畢后,剩余的工作基本上就是圖像測量工作。圖像分割的結果一般是二值化的數(shù)字圖像,此時,對圖像進行面積測量是一項非常簡單的工作。例如,利用VV=AA測量第二相粒子的體積分數(shù),在二維截面上,用計算機計量出二值化圖像中黑白二色像素各占多少,即可迅速得到AA的值。

      可見,應用圖像分析進行定量金相關鍵點還是在圖像分割方面。一般情況下,圖像分割精確度高,測量結果可靠性也高。有時還可以利用數(shù)學形態(tài)學的方法對二值圖像進行適當?shù)奶幚硪赃M一步提高精度。

      定量金相的圖像分析顯然需要計算機軟件的協(xié)助。除了專門軟件之外,當前一些常用的圖像處理軟件如Adobe Photoshop等大都能或多或少的實現(xiàn)圖像分析任務。其他一些常用的分析軟件如 Image Tool .lmage Pro Plus,lmageJ等對圖像分析來說更為實用。當然,現(xiàn)在也專門用于金相分析的金相圖像評級軟件。定量金相過程中有時也需要用到一些更為深入的圖像分析技術、如濾波、傅里葉變換等。這些可以參考更為專業(yè)的圖像外理、圖像分析書籍。相關資料的獲取都很方便。